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铁磁谐振过电压

作者:武汉鼎升电力自动化有限责任公司时间:2016-06-21 我要发布

关键词: 铁磁谐振过

 串联谐振装置电压互感器校验仪

谐振是一种稳态现象,因此谐振过电压不仅会在操作或故障时的过渡过程中发生,而且还可能在过渡过程结束以后,较长时间内稳定存在,直到发生新的操作或故障,谐振条件受到破坏为止。所以一旦出现这种不仅幅值较高而且持续时间又较长的谐振过电压,往往会造成严重后果。运行经验表明,谐振过电压可在各电压等级的电网中产生,尤其是在35KV及以下的电网中,由谐振过电压造成的事故较多,已成为一个普遍关注的问题。因此必须在设计和操作时事先进行必要的计算和安排,避免形成不利的谐振回路,或者采取一定的附加措施(如装设阻尼电阻等),以防止谐振的产生或降低谐振过电压的幅值及缩短其持续时间。

一、铁磁谐振过电压特点

(1)发生铁磁谐振的必要条件是回路中ωLo>1/ωc,Lo为在正常运行条件下,即非饱和状态下回路中的电感值。对一定的Lo值,在很大的C值范围内(即C>1/ω²Lo)都可能产生铁磁谐振。
(2)对满足必要条件的铁磁谐振回路,在相同的电源电势作用下,回路可能有不止一种稳定状态。回路究竟是处于谐振工作状态还是处于非谐振工作状态,要看外界激发引起过渡过程的情况,在这种激发过程中,伴随电路由感性突变成容性的相位反倾现象,且一旦处于谐振状态下,将产生过电流与过电压,谐振也能继续保持。
(3)铁磁谐振是由电路中铁磁元件铁芯饱和引起的。但铁芯的饱和现象也限制了过电压的幅值,此外,回路损耗(如电阻损耗或有功负荷)也使谐振过电压受到阻尼和抑制。当回路电阻大到一定数值,就不会产生强烈的铁磁谐振过电压。这就说明电力系统中为什么铁磁谐振过电压往往发生在变压器处于空载或轻载的时候。

上面分析了基波铁磁谐振过程。实际运行和实验分析表明,在铁芯电感的振荡回路中,如满足一定的条件,还可能出现持续性的高次谐波与分次谐波铁磁谐振,在某特殊情况下,还会同时出现两个以上频率的铁磁谐振。

二、消除铁磁谐振过电压的措施

我国长期的试验研究和实测结果表明,由电磁式电压互感器饱和所引起的基波和高次谐波谐振过电压很少超过3pu,但经常引起电压互感器喷油、冒烟,高压熔断器熔断等异常现象。对于分次谐波过电压来说,由于受到电压互感器铁芯严重饱和的限制,过电压一般不超过2pu,但励磁电流急剧增加,引起高压熔断器的频繁熔断甚至造成电压互感器的烧毁。

为了限制和消除铁磁谐振过电压,可采取以下措施:

(1)过去,对于防止母线铁磁谐振,除了在二次侧安装消谐装置外,一般通过拆除断路器的并联电容和在倒母线操作中增加运行线路的长度等措施,根本上讲,这些措施都不是好的办法。由于造成电压互感器铁磁谐振的根本原因是互感器的电磁铁芯电感和系统对地电容,因此选用励磁特性较好的电压互感器或改用电容式电压互感是好办法,预防的根本办法是改用电容式PT。
(2)在电磁式电压互感器的开口三角绕组中加阻尼电阻,阻值R<=0.4Xt(Xt为互感器在额定线电压作用下核算到低压侧的单相绕组励磁阻抗),这样可消除各种谐波的谐振现象出现。对于35KV及以下电网,一般要求R值为10-100Ω,若阻尼电阻长期接在开口三角绕组中,则阻值不能过小,否则当系统内发生持续单相接地故障时,开口三角绕组两端将出现100V工频零序电压,从而造成互感器过载。为此,最好采好非线性电阻,这样即可保证可靠地消除谐振,又能满足互感器的容量要求。
(3)在母线上加装一定的对地电容,使达到Xw/Xt<=0.01,谐振也就不能发生。
(4)采取临时的倒闸措施,如投入消弧线圈,将变压器中性点临时接地以及投入事先规定的某些线路或设备等。对于本文前述例子中的220KV倒母线操作,为消除串联谐振,建议:1倒母线操作时,断开母联开关后,应立即检查停运母线的电压是否为零,当母线电压大于感应电压时,应立即合上断开的母联开关。2当母线停运较长时间才发现母线谐振,原则上不允许合上母联开关,应选择对停电母线并上一个不带电源的元件来消除谐振。

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